增产工艺技术助推“丙烯中心”转化
孙永生
目前，世界丙烯的生产约2/3来自于以石脑油裂解为主的蒸汽裂解工
艺，30%多来自炼油厂FCC装置的副产丙烯，其余的1%～2%来自于丙
烷脱氢等其他工艺。今后，对丙烯供应增长产生不利影响的因素有三。
①新建采用石脑油-瓦斯油-凝析油等液体原料的乙烯装置减少。一般
来说，采用石脑油-瓦斯油-凝析油类的液体原料的乙烯裂解所得丙烯
/乙烯收率比为0.5～0.65。但新增乙烯装置多以乙烷、LPG类气体作
原料，这些原料的丙烯/乙烯收率比相对较低。②2006～2008年中东
以乙烷为原料的石油化工联合企业将建成投产，并将大量出口具有较
强竞争力聚乙烯、EG等衍生物产品，必将导致以石脑油等为原料的
乙烯装置的开工率下降。③丙烷脱氢法制造丙烯所用的丙烷难以保证
长期、稳定、廉价的供应，而且丙烷脱氢装置的建厂只能限定在一部
分天然气生产国家内。面对未来有可能出现丙烯供应不足，欧美一些
国家的石化公司正在研究开发生产丙烯的新工艺，以及通过改良FCC
催化剂或改进现有FCC工艺等达到增产丙烯的目的。
丙烯增产工艺技术与应用现状
　　目前，世界98%的丙烯来自于蒸汽裂解和FCC装置，并以与乙烯、
汽油等其他产品联产形式产出。FCC增产丙烯工艺中，最近正在研究
使用ZSM-5系催化剂代替原有催化剂，以提高轻烃收率。该工艺可以
使丙烯收率增加，但是汽油收率会下降，需要进一步研究炼油装置石
油产品的综合平衡问题。
　　丙烷脱氢工艺是1种单一生产丙烯的技术，具有85%以上的选择
率。但由于在600℃高温下将丙烷进行脱氢，生产过程中存在结焦问
题。另外，丙烷的价格易于变动，已成为确保原料稳定、廉价供应的
最大瓶颈。在天然气生产国以外的地区建厂也因原料供应问题受到限
制。目前全世界已有近10套装置进行商业化生产，多采用美国UOP
的烯烃吸附浓缩工艺和鲁姆斯的查特芬工艺。
　　增大产品平衡自由度的产品转换技术，也已成为新的技术潮流，
其中包括鲁姆斯OCT工艺和酸性催化裂解技术。
    酸性催化裂解技术，目前已有几项工艺发表，基本上都是用分子
筛系催化剂对C4、C5烯烃馏分进行裂解，将其生成以乙烯、丙烯为
主成分的转换工艺。该技术以反应器不同分为两类，一是流化催化裂
解工艺，利用FCC型装置产生热裂解反应，其典型产品平衡收率为乙
烯22%、丙烯45%，美国KBR的超级灵活工艺和埃克森美孚的PCC工
艺属于此类。二是固定床催化裂解工艺，将C4、C5烯烃在固定催化
剂层中进行热裂解反应。较典型的是德国林德/鲁奇公司开发的工艺，
乙烯收率为15%、丙烯为60%。法国阿托菲纳和美国UOP利用C4～C8
烯烃原料制造乙烯和丙烯的工艺属于这类技术。
　　另外，还有通过甲醇或DME制造烯烃的工艺，如美国UOP和挪威
诺尔斯库黑多罗开发的MTO乙烯、丙烯生产工艺和德国鲁奇公司开发
的以生产丙烯为主的MTP工艺。由于这种工艺是通过将由天然气制取
的甲醇生产丙烯，故利用天然气做原料成为今后备受关注的工艺技
术。
    主要丙烯生产工艺的比较见表1。　　
“丙烯中心”与鲁姆斯ＯＣＴ工艺
　　随着丙烯需求的不断增长以及增产丙烯工艺技术的发展和应用，
出现了通过引入丙烯增产技术将“乙烯中心”转变为以丙烯生产为主
体的“丙烯中心”的做法。
　　2002年日本三井化学在其下属的大阪工厂，采用鲁姆斯的OCT
工艺，将其45万t/a乙烯、28万t/a丙烯的“乙烯中心”成功地转
化为“丙烯中心”，其乙烯、丙烯的产能分别变更为乙烯41万t/a、
丙烯42万t/a。同时，还通过FCC回收丙烯精制等工艺，又拥有19
万t/a丙烯生产能力。使该中心拥有了共计61万t/a的丙烯生产能
力，完全实现了以丙烯为主体中心的设想。
　　鲁姆斯OCT工艺是1种由乙烯和丁烯在催化剂作用下转化为丙烯
的工艺。该工艺最早由美国菲利浦斯开发，当时是将过剩丙烯转化为
乙烯和丁烯的逆反应工艺，第1套装置于20世纪60年代建于加拿大。
20世纪90年代，鲁姆斯取得该技术专利权，并进行装置的设计和销
售。另外，鲁姆斯公司还开发了只用丁烯生产乙烯、丙烯、己烯的“自
动置换”工艺技术，用丁烯制取的产品中含乙烯30%、丙烯50%以上，
还可以生产聚乙烯共聚用单体1-己烯，可联产40%的己烯。
    OCT工艺的简要过程为，乙烯和丁烯混合经吸附槽除去不纯物后
预热到反应温度，送入反应器。在隔热型反应器内，乙烯和2-丁烯
被改质为丙烯。丙烯与未反应的乙烯、丁烯类馏出液经脱乙烯塔被送
入脱丙烯塔，塔顶即产出99.9%的超高纯度丙烯。在乙烯装置副产丁
二烯等C4馏分较多的情况下，可在OCT工艺的上游增设丁二烯选择
性加氢装置，将丁二烯转化为丁烯，即可实现丙烯产量的最大化。OCT
工艺采用镁和钨氧化物催化剂，丙烯收率大于95%，而且二氧化碳排
放量很少。
　　OCT工艺可与乙烯装置及FCC装置联合以更好地发挥优势。与乙
烯装置联合时，可采用在乙烯、丙烯产品统一进行平衡的同时改善单
位能耗状况的方案，也可采用最大增产乙烯方案，此时丙烯/乙烯比
可达到1.1左右。与石脑油裂解装置联合时具有良好的经济性和协调
性，与单设石脑油裂解装置相比，引入OCT装置乙烯/丙烯等比生产，
可以使乙烯装置采用乙烯收率最大化运转方案，同时可减少原料和能
源消耗，每年实际收益约1800万美元（以美国海湾成本计算）。
　　此外，将FCC干气回收乙烯工艺和OCT工艺结合，利用FCC产出
的丁烯和回收的乙烯生产丙烯，进而还可改善装置生产经济性。
　　OCT工艺在增产丙烯的同时，还可大幅度减少CO2温室气体的排
放。将该工艺与乙烯装置联合，能够大幅度降低乙烯装置的CO2排放
量。例如，在年产乙烯68万t/a、丙烯27万t/a的乙烯装置，将丙
烯增加19万t/a（即产量增到46万t/a）时，CO2的排放量增加18
万t/a。而联合增设OCT装置后，CO2排放量只增加5.5万t/a,比原
有方案减少CO2排放量12.5万t/a（每吨丙烯排放0.7t CO2）。
国内丙烯产业存在的问题及发展建议
　　增产丙烯与乙烯中心的“丙烯中心”化，是世界石油化工业适应
市场对石化产品需求构成的变化，也是石化产业进行结构调整的新趋
势之一。我国也将毫不例外地受到这一潮流的冲击，但是我国目前丙
烯产业面临三大主要问题。
　　1.国产丙烯供应难以满足市场需求，进口急增
　　1995年我国丙烯需求和生产量突破200万t后的7年中，丙烯
产业均保持了较高的增长速度。2000年起，我国聚丙烯产量超过聚
乙烯，丙烯的生产量和需求量都超过乙烯。2002年我国聚丙烯产量
达到380万t，较前一年增长13.8%，较1995年增长257.0%，比乙
烯高25万t。同一年，丙烯需求量也由1995年的210万t增加到574
万t，增长了173.3%，比乙烯高26.9万t。丙烯的生产量也随之由1995
年的205万t增加到545万t，增长了166%，比乙烯高3万多t。与
此同时，由于国产丙烯仍满足不了国内需求的增长，丙烯的进口量也
逐年大幅度上升，进口量占消费量的比例已由1995年的2.1%上升到
2002年的5.2%。1995年以来，我国的丙烯/乙烯虽然都处于净进口
状态，但丙烯的进口量大大高于乙烯的进口量。2002年，我国的丙
烯进口量已由1995年的4.3万t增加到29.7万t；而乙烯的进口量
才由1995年的1.2万t增加到8.5万t，期间的最高进口量也未超
过9万t。2003年1～8月份我国共进口丙烯12.4万t，进口乙烯不
过只有2.4万t。
　　2.国产丙烯生产结构不尽合理，对下游生产产生不良影响
　　我国的丙烯主要来自于炼油厂的副产丙烯。以2002年为例，我
国国内生产丙烯544.5万t，其中约有237.7万t为乙烯装置产丙烯，
占43.7%；而炼油厂的副产丙烯则约为306.8万t，占丙烯总产量的
56.3%，比前者高12.6个百分点。这与世界丙烯生产量的2/3为乙烯
/丙烯，1/3为炼油厂丙烯的状况形成了巨大的反差。当然，这种状
况是由于我国的炼油厂基本为全流程深加工型炼厂所致。另外，由于
我国丙烯供需未市场化，炼厂产丙烯大都为炼油厂自用或厂间互供，
供货价格较低；而聚丙烯价格高、利润相对丰厚，各炼油厂纷纷自建
小聚丙烯，妨碍了炼油厂聚丙烯生产规模经济性的发展。
　　今后应注重考虑逐步研究炼油厂丙烯供需市场化问题，以促进炼
厂丙烯增产和合理利用丙烯资源；改造调整炼油厂生产结构，形成与
市场需求相匹配的短流程浅加工和长流程深加工型炼油厂并存的炼油
生产结构，提高炼厂丙烯生产集中度、有效利用和促进炼油厂丙烯增
产技术的发展。
　　3.尽管增产丙烯、开发丙烯增产新工艺已成为世界各国石化工业
的重要研究课题，但是目前我国尚未应用国外已有的丙烯增产新工艺
　　为促进我国丙烯及其下游产品的发展，有必要在适应国际国内市
场新变化、新需求对未来乙烯/丙烯工业发展进行总体、结构合理化
调整的同时，积极借鉴国外已成功商业化和正在研制的丙烯增产新工
艺、新技术，研制开发为我所用的增产丙烯新工艺技术，使国内丙烯、
聚丙烯产品市场供需逐步达到平衡。
表１ 丙烯生产工艺的比较
   工艺类型             原 料           丙烯收率/%
蒸汽裂解                石脑油          18（乙烯30）
丙烯增产型FCC        VGO              21
丙烯脱氢                丙烷              85    
鲁姆斯OCT            C2/C4烯烃      95
KBR超级灵活工艺        C4/C5烯烃      45（乙烯22）
鲁奇/林德丙烯工艺    C4/C5烯烃      60（乙烯15）
MTO工艺                甲醇              45（乙烯34，除去水分）
鲁奇MTP工艺          甲醇              71（汽油19，除去水分）